[go: up one dir, main page]

RU135545U1 - DEVICE FOR CLEANING METAL SURFACES FROM PAINT AND OXY CONTAMINATION - Google Patents

DEVICE FOR CLEANING METAL SURFACES FROM PAINT AND OXY CONTAMINATION Download PDF

Info

Publication number
RU135545U1
RU135545U1 RU2013121144/05U RU2013121144U RU135545U1 RU 135545 U1 RU135545 U1 RU 135545U1 RU 2013121144/05 U RU2013121144/05 U RU 2013121144/05U RU 2013121144 U RU2013121144 U RU 2013121144U RU 135545 U1 RU135545 U1 RU 135545U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
paint
oxide
frequency generator
cleaning
potential electrode
Prior art date
Application number
RU2013121144/05U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Попов
Анастасия Геннадьевна Ларченко
Николай Григорьевич Филиппенко
Александр Валерьевич Лившиц
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС)
Priority to RU2013121144/05U priority Critical patent/RU135545U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU135545U1 publication Critical patent/RU135545U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

1. Устройство для очистки металлических поверхностей от краски и окисных загрязнений, состоящее из высокочастотного генератора, коммутационного элемента, коаксиального кабеля-волновода, отличающееся тем, что состоит из высокопотенциального электрода и низкопотенциального электрода, между которыми находится загрязненная металлическая поверхность и изолирующая вставка со стороны высокопотенциального электрода, который последовательно соединен с высокочастотным генератором, регулятором мощности высокочастотного генератора, коммутирующим элементом и цепью силового подключения соответственно.2. Устройство для очистки металлических поверхностей от краски и окисных загрязнений по п. 1, отличающееся тем, что функцию низкопотенциального электрода выполняет заземленная металлическая поверхность, на которой имеется краска и окисные загрязнения.1. A device for cleaning metal surfaces from paint and oxide contamination, consisting of a high-frequency generator, a switching element, a coaxial waveguide cable, characterized in that it consists of a high-potential electrode and a low-potential electrode, between which there is a contaminated metal surface and an insulating insert on the high-potential side an electrode that is connected in series with a high-frequency generator, a power regulator of a high-frequency generator, commutator iring element and power connection circuit, respectively. 2. A device for cleaning metal surfaces from paint and oxide contaminants according to claim 1, characterized in that the function of a low-potential electrode is performed by a grounded metal surface on which there is paint and oxide pollution.

Description

Устройство относится к технологии ремонтного производства и предназначено для очистки поверхности металлических изделий от краски и образовавшихся окисных загрязнений.The device relates to the technology of repair production and is intended to clean the surface of metal products from paint and formed oxide contaminants.

Одной из технологических операций при ремонте изделия является его очистка. Очистку изделия обычно выполняют с использованием механических приспособлений и устройств (щетки, очистительные приспособления, абразивы). После нескольких циклов очистки металлическая поверхность становится шероховатой, а в ряде случае происходит изменение ее геометрических размеров и она становится непригодной для дальнейшего использования.One of the technological operations during the repair of a product is its cleaning. Product cleaning is usually carried out using mechanical devices and devices (brushes, cleaning devices, abrasives). After several cleaning cycles, the metal surface becomes rough, and in some cases, its geometric dimensions change and it becomes unsuitable for further use.

Известен способ очистки поверхности металлических изделий, например труб, от краски и других покрытий, реализованный в устройстве для очистки поверхностей трубы [1]. Это устройство снабжено нагревательным элементом в виде отрезка трубы, размещенного соосно на очищаемой трубе и соединенного с помощью электроконтакта с одного конца с трубой. Другой конец нагревательного элемента и труба подключены к источнику переменного тока. Очистка поверхности трубы в этом устройстве достигается за счет того, что электрический ток, протекая по внутренней поверхности трубы нагревательного элемента и наружной поверхности очищаемой трубы, нагревает поверхность трубы до высокой температуры, вызывая из-за различия в коэффициентах линейного расширения металла и покрытия растрескивание и отслаивание покрытия от очищаемой поверхности.A known method of cleaning the surface of metal products, such as pipes, from paint and other coatings, implemented in a device for cleaning pipe surfaces [1]. This device is equipped with a heating element in the form of a piece of pipe placed coaxially on the pipe being cleaned and connected via an electrical contact at one end to the pipe. The other end of the heating element and the pipe are connected to an AC source. The cleaning of the pipe surface in this device is achieved due to the fact that the electric current flowing along the inner surface of the pipe of the heating element and the outer surface of the pipe being cleaned heats the pipe surface to a high temperature, causing cracking and delamination due to differences in the linear expansion coefficients of the metal and coating coatings from the surface being cleaned.

Этот способ реализован при помощи устройства, в котором на очищаемой поверхности со стороны слоя краски размещают два электрода и подают на них импульсы высокого напряжения, при этом расстояние между электродами устанавливают больше суммы толщин слоя краски в местах установки электродов. При подаче на электроды высоковольтных импульсов происходит электрический пробой слоя краски между электродами и изделием. Дальнейший разряд проходит по поверхности раздела изделия и краски, при этом расширяющаяся плазма разряда отрывает краску от очищаемой поверхности. Недостатком данного устройства очистки является невысокая производительность очистки, из-за большого времени нагрева, перемещения и установки электродов на очищаемой поверхности. Другим недостатком является недостаточное качества обработки очищаемой поверхности из-за появления на ней участков оплавления (или прожига на тонкостенном изделии) в местах электрического пробоя слоя краски.This method is implemented using a device in which two electrodes are placed on the surface to be cleaned from the side of the paint layer and high voltage pulses are applied to them, while the distance between the electrodes is set to be greater than the sum of the thicknesses of the paint layer at the places of installation of the electrodes. When high voltage pulses are applied to the electrodes, an electrical breakdown of the paint layer occurs between the electrodes and the product. Further discharge passes along the interface between the product and the paint, while the expanding discharge plasma detaches the paint from the surface being cleaned. The disadvantage of this cleaning device is the low cleaning performance, due to the long heating, moving and installing electrodes on the surface being cleaned. Another disadvantage is the insufficient quality of processing of the surface being cleaned due to the appearance of fusion areas on it (or burning on a thin-walled product) in places of electrical breakdown of the paint layer.

Известны способы обработки поверхности изделий дуговым разрядом в вакууме и устройства для их осуществления, основанные на воздействии на обрабатываемую поверхность быстроперемещающихся катодных пятен вакуумно-дугового разряда. Так например [2] “Способ обработки поверхности изделий дуговым разрядом в вакууме и устройство для его осуществления” включает заявленный способ и устройство для его реализации. Содержит источник питания дуги, положительный электрод и в качестве катода - обрабатываемое изделие, размещенное в вакууме. При этом токоподводы отрицательного потенциала подключены к обрабатываемой поверхности в двух и более точках через регуляторы тока.Known methods for treating the surface of products by an arc discharge in vacuum and devices for their implementation, based on the impact on the treated surface of rapidly moving cathode spots of a vacuum-arc discharge. So, for example, [2] “A method for surface treatment of products by an arc discharge in vacuum and a device for its implementation” includes the claimed method and device for its implementation. It contains an arc power source, a positive electrode and, as a cathode, a workpiece placed in a vacuum. In this case, the negative potential current leads are connected to the surface to be treated at two or more points through current regulators.

Основным недостатком данного устройства является то, что результат достигается при условиях создания в нем вакуума, что трудно осуществимо в промышленных условиях. Многочисленные точки подключения и наличие регулятора тока значительно усложняют устройство. Все это затрудняет использование данного устройства в промышленности. Кроме того, недостатком устройства очистки по [2] является невысокое качество очистки.The main disadvantage of this device is that the result is achieved under conditions of creating a vacuum in it, which is difficult to achieve under industrial conditions. Numerous connection points and the presence of a current regulator greatly complicate the device. All this complicates the use of this device in industry. In addition, the disadvantage of the cleaning device according to [2] is the low quality of cleaning.

Наиболее близким аналогом является устройство для очистки поверхности металлического изделия от краски [3]. Устройство заключается в том, что электрическими токами нагревают поверхность металлического изделия под краской, а устройство содержит соединенные последовательно генератор переменного тока, коммутационное устройство, устройство согласования нагрузок и индуктор. Устройство размещают вблизи очищаемой поверхности металлического изделия со стороны слоя краски и кратковременным индукционным нагревом доводят температуру очищаемой поверхности металлического изделия до температуры выделения газов из краски на поверхности раздела металл-краска, с последующим резким удалением образовавшимися газами слоя краски с очищаемой поверхности металлического изделия. Недостатком данного устройства является то, что при индукционном нагреве происходит разогрев металла, аналогичный процессу закалки токами высокой частоты с изменением его механо-физико-химического состава, более того при работе данного устройства происходят термические расширение материала, его растрескивание, коробление, что ограничивает область использования данного устройства. Разогрев массивных частей очищаемой металлической поверхности приводит к большим энергозатратам. Недостатком является также необходимость выполнения особых мер безопасности по защите обслуживающего персонала от термических ожогов.The closest analogue is a device for cleaning the surface of a metal product from paint [3]. The device consists in the fact that the surface of the metal product under the paint is heated by electric currents, and the device contains an alternating current generator connected in series, a switching device, a load balancing device and an inductor. The device is placed near the cleaned surface of the metal product from the side of the paint layer and by short-term induction heating the temperature of the cleaned surface of the metal product is adjusted to the temperature of gas emission from the paint at the metal-paint interface, followed by a sharp removal of the paint layer formed by the gases from the cleaned surface of the metal product. The disadvantage of this device is that when induction heating occurs, the metal is heated, similar to the process of quenching by high-frequency currents with a change in its mechano-physico-chemical composition, moreover, when this device is used, thermal expansion of the material occurs, its cracking, warping, which limits the scope of use this device. The heating of massive parts of the metal surface being cleaned leads to high energy consumption. The disadvantage is the need to perform special safety measures to protect service personnel from thermal burns.

Технической задачей предлагаемого устройства является очистка металлических поверхностей от краски и окисных загрязнений без механического и высокотемпературного воздействия на объект очистки.The technical task of the proposed device is the cleaning of metal surfaces from paint and oxide contaminants without mechanical and high-temperature effects on the cleaning object.

Поставленная задача решается предлагаемым устройством для очистки металлических поверхностей от краски и окисных загрязнений состоящем из высокочастотного генератора, коммутационного элемента, коаксиального кабеля-волновода отличающемся тем, что оно состоит из высокопотенциального электрода и низкопотенциального электрода между которыми находится загрязненная металлическая поверхность, и изолирующая вставка со стороны высокопотенциального электрода, который последовательно соединен с высокочастотным генератором, регулятором мощности высокочастотного генератора, коммутирующим элементом и цепью силового подключения соответственно. При этом функцию низкопотенциального электрода выполняет заземленная металлическая поверхность на которой имеется краска и окисные загрязнения.The problem is solved by the proposed device for cleaning metal surfaces from paint and oxide contamination, consisting of a high-frequency generator, a switching element, a coaxial waveguide cable, characterized in that it consists of a high-potential electrode and a low-potential electrode between which there is a contaminated metal surface, and an insulating insert on the side high-potential electrode, which is connected in series with a high-frequency generator, regulator power of a high-frequency generator, a switching element and a power connection circuit, respectively. In this case, the function of a low-potential electrode is performed by a grounded metal surface on which there is paint and oxide pollution.

Сущность устройства поясняется чертежами.The essence of the device is illustrated by drawings.

На фиг.1 Дана общая схема устройства для очистки металлических поверхностей от краски и окисных загрязнений.Figure 1 is a General diagram of a device for cleaning metal surfaces from paint and oxide contaminants.

На фиг.2 представлена принципиальная схема составного рабочего конденсатора.Figure 2 presents a schematic diagram of a composite working capacitor.

На фиг.3 представлена зависимость удельной мощности диэлектрического нагрева от емкости рабочих конденсаторов образованных воздушной прослойкой, краской и окисными материалами.Figure 3 shows the dependence of the specific power of dielectric heating on the capacitance of the working capacitors formed by the air gap, paint and oxide materials.

На фиг.1 представлена общая схема устройства для очистки металлических поверхностей от краски и окисных загрязнений цифрами обозначены: силовая цепь подключения высокочастотного генератора 1, коммутационный элемент 2, устройство регулирования мощности высокочастотного генератора 3, высокочастотный генератор 4, заземление (низкопотенциальный контур) 5, коаксиальный кабель-волновод 6, краска и окисные загрязнения 7, высокопотенциальный электрод 8, низкопотенциальный электрод (с очищаемой металлическое поверхностью) 9, изолирующая вставка 10.Figure 1 shows the general diagram of a device for cleaning metal surfaces from paint and oxide contamination, the numbers indicate: power circuit for connecting a high-frequency generator 1, switching element 2, power control device for a high-frequency generator 3, high-frequency generator 4, grounding (low-potential circuit) 5, coaxial waveguide cable 6, paint and oxide pollution 7, high-potential electrode 8, low-potential electrode (with a metal surface to be cleaned) 9, insulating insert 1 0.

На фиг.2 представлена принципиальная схема составного рабочего конденсатора, которая состоит из цепи силового подключения устройства 1, коммутирующего элемента 2, регулятора мощности высокочастотного генератора 3, высокочастотного генератора 4, заземления (низкопотенциальный контур) 5, коаксиального кабель-волновода 6 краски и окисных загрязнений 7, высокопотенциального электрода 8, низкопотенциального электрода (с очищаемой металлической поверхностью) 9, изолирующей вставки 10, составных конденсаторов рабочего конденсатора, и указанных А, В, С - плоскостей сечения, Cа, Св, Cc1, Cc2 - конденсаторов образованных краской и окисными загрязнениями, воздушной прослойкой, краской и окисными загрязнениями и воздушной прослойкой соответственно, в соответствующих плоскостях сечения, L -длина металлической изделия.Figure 2 presents a schematic diagram of a composite working capacitor, which consists of a power connection circuit of the device 1, a switching element 2, a power regulator of a high-frequency generator 3, a high-frequency generator 4, grounding (low-potential circuit) 5, a coaxial cable waveguide 6 of paint and oxide pollution 7, a high potential electrode 8, a low potential electrode (with a metal surface to be cleaned) 9, an insulating insert 10, composite capacitors of the working capacitor, and , B, C - sectional planes, C a, C, C c1, C c2 - paint and capacitors formed by oxide contaminants, air gap, paint and oxide contaminants and air layer, respectively, in the corresponding sectional plane, L is the length of the metal product.

На фиг.3 представлена полученная экспериментальная кривая удельной мощности диэлектрического нагрева, затраченной на нагрев краски и окисных загрязнений в зависимости от емкости рабочих конденсаторов образованных воздушной прослойкой, краской и окисными материалами (в показанной зависимости - краской и окислами масел и нефтепродуктов) εдиэл и смешанным воздушно-краско-окисными загрязняющими материалами εвозд - εдиэл между обкладками конденсаторов.Figure 3 presents the obtained experimental curve of the specific power of dielectric heating spent on heating paint and oxide contaminants depending on the capacity of the working capacitors formed by the air gap, paint and oxide materials (in the shown dependence - paint and oxides of oils and oil products) ε die and mixed air-paint-and-oxide polluting materials ε air - ε diel between capacitor plates.

Работа устройства представленного на фиг.1, фиг.2 происходит следующим образом. Подключение устройства осуществляют от силового напряжения поданного на контакты 1. Включение и отключение в том числе и защитное, осуществляют коммутирующим элементом 2, а мощность высокочастотного генератора устанавливается регулятором 3. Высокопотенциальный выход высокочастотного генератора 4, с помощью коаксиального кабеля-волновода 6 присоединен к высокопотенциальному электроду устройства 8, размещенному со стороны загрязняющего слоя краски и окисных загрязнений 7, вблизи очищаемой металлической поверхности изделия 9. Низкопотенциальный электрод высокочастотного генератора соединен с землей 5 токоведущими частями очищаемой металлической поверхности 9. Между высокопотенциальным электородом 8 и низкопотенциальным электродом 9, расположена изолирующая вставка 10, предотвращающая непосредственный контакт электродов и компенсирующая неровности и погрешности изготовления очищаемой металлической поверхности изделия. Таким образом, представленная конструкция устройства образует рабочий конденсатор. После включения высокочастотного генератора ВЧ-энергия, текущая по коаксиальному кабелю-волноводу 6, и приходящая на высокопотенциальный электрод 8 с одной стороны и через заземленный низкопотенциальный электрод с другой стороны, формирует высокочастотное поле реализующее диэлектрический нагрев в рабочем конденсаторе, которое воздействует на краску и окисные материалы 7, загрязняющие металлическую поверхность 9. За счет диэлектрического нагрева краска и окисные материалы 7 нагреваются и начинают деструктурироваться, превращаясь в золоподобную массу, что сопровождается их отслаиванием и удалением с очищаемой металлической поверхности 9. Эффективность и качество очистки металлических поверхностей от краски и окисных загрязнений повышаются при использовании мощных высокочастотных полей, возбуждаемых с использованием мощных генераторов за сравнительно короткий интервал времени. При этом мощность поля (мощность использованного генератора) и длительность воздействия находятся в заранее определяемом соотношении: чем выше мощность, тем короче нагрев краски и окисных материалов. Причем мощность генератора и длительность нагрева выбирают исходя из соблюдения требования длительности прогрева всего слоя краски и окисных загрязнений до температуры их деструктивного превращения.The operation of the device shown in figure 1, figure 2 is as follows. The device is connected from the power voltage supplied to the contacts 1. Switching on and off, including the protective one, is carried out by the switching element 2, and the power of the high-frequency generator is set by the regulator 3. The high-potential output of the high-frequency generator 4 is connected to the high-potential electrode using a coaxial waveguide cable 6 device 8, placed on the side of the polluting layer of paint and oxide pollution 7, near the cleaned metal surface of the product 9. Low-pot The special electrode of the high-frequency generator is connected to the ground 5 by the live parts of the metal surface 9 being cleaned. Between the high-potential electrode 8 and the low-potential electrode 9, an insulating insert 10 is located that prevents direct contact of the electrodes and compensates for irregularities and manufacturing errors of the metal surface to be cleaned. Thus, the presented design of the device forms a working capacitor. After turning on the high-frequency generator, the RF energy flowing through the coaxial waveguide cable 6 and arriving at the high-potential electrode 8 on the one hand and through the grounded low-potential electrode on the other hand forms a high-frequency field that implements dielectric heating in the working capacitor, which affects the paint and oxide materials 7 polluting the metal surface 9. Due to dielectric heating, the paint and oxide materials 7 heat up and begin to degrade, turning into opodobnuyu mass, which is accompanied by peeling and removing a cleaned metal surface 9. The efficacy and quality of cleaning metal surfaces of paint and oxide impurities are increased when using powerful RF fields excited using powerful generators in a relatively short time interval. In this case, the field power (power of the used generator) and the exposure duration are in a predetermined ratio: the higher the power, the shorter the heating of paint and oxide materials. Moreover, the power of the generator and the duration of the heating are selected based on compliance with the requirements of the duration of the heating of the entire paint layer and oxide contaminants to the temperature of their destructive transformation.

Принцип регулирования процесса высокочастотного воздействия на диэлектрические материалы показан в работе [4], где определена динамика изменения фазового состояния (начало деструктивных изменений) обрабатываемого материала в зависимости от показателей анодного тока высокочастотного генератора. Таким образом по показаниям амперметра анодного тока, штатно установленного на большинстве промышленных ВЧ-установках, определяется значение анодного тока, соответствующее фазовому превращению (деструкции) красок и окисных загрязнений на металлических поверхностях.The principle of regulating the process of high-frequency exposure to dielectric materials is shown in [4], where the dynamics of the phase state (the beginning of destructive changes) of the processed material is determined depending on the anode current of the high-frequency generator. Thus, according to the readings of the anode current ammeter, standardly installed on most industrial high-frequency installations, the value of the anode current is determined, which corresponds to the phase transformation (destruction) of paints and oxide contaminants on metal surfaces.

Рабочий конденсатор и положение загрязняющего материала на металлической очищаемой поверхности можно представить, как ряд разноименных конденсаторов (фиг.2) с пропорциональными зарядами, зависимыми от толщины и состава краски и загрязняющего окисла между обкладками этих конденсаторов. Данные конденсаторы входят в состав рабочего конденсатора высокочастотного электротермической установки. Основные выкладки теории диэлектрического нагрева, определяющие порядок работы предлагаемого устройства представлены в приложении.The working capacitor and the position of the polluting material on the metal surface to be cleaned can be represented as a series of unlike capacitors (Fig. 2) with proportional charges depending on the thickness and composition of the paint and the polluting oxide between the plates of these capacitors. These capacitors are part of the working capacitor of a high-frequency electrothermal installation. The main calculations of the theory of dielectric heating, which determine the operating procedure of the proposed device are presented in the appendix.

На фиг.2 представлена принципиальная схема составного рабочего конденсатора, которая состоит из цепи силового подключения устройства 1, коммутирующего элемента 2, регулятора мощности высокочастотного генератора 3, высокочастотного генератора 4, заземления (низкопотенциальный контур) 5, коаксиального кабель-волновода 6 краски и окисных загрязнений 7, высокопотенциального электрода 8, низкопотенциального электрода (с очищаемой металлической поверхностью) 9, изолирующей вставки 10, составных конденсаторов рабочего конденсатора, и указанных А, В, С - плоскостей сечения, Cа, Cв, Cc1, Cc2 - конденсаторов образованных краской и окисными загрязнениями, воздушной прослойкой, краской и окисными загрязнениями и воздушной прослойкой соответственно, в соответствующих плоскостях сечения, L - длина металлической изделия. Из представленного рисунка (фиг.2) можно определить емкость составного рабочего конденсатора:Figure 2 presents a schematic diagram of a composite working capacitor, which consists of a power connection circuit of the device 1, a switching element 2, a power regulator of a high-frequency generator 3, a high-frequency generator 4, grounding (low-potential circuit) 5, a coaxial cable waveguide 6 of paint and oxide pollution 7, high potential electrode 8, low potential electrode (with a metal surface to be cleaned) 9, insulating inserts 10, composite capacitors of the working capacitor, and , B, C - sectional planes, C a, C a, C c1, C c2 - capacitors formed paint and oxide contamination, an air gap, paint and oxide contaminants and air layer, respectively, in the respective section planes, L - the length of the metal product. From the presented figure (figure 2), you can determine the capacitance of a composite working capacitor:

Figure 00000002
Figure 00000002

Или в общем случае, расчет емкости составного рабочего конденсатора по всей длине L очищаемой поверхности можно произвести по формуле:Or in the general case, the calculation of the capacitance of a composite working capacitor along the entire length L of the surface to be cleaned can be done by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

Воздушная прослойка находящаяся между обкладками конденсаторов Cа, Сс2 (фиг.2) значительно снижает емкость составного конденсатора следовательно воздействию в первую очередь подвергаются участки непосредственно контактирующие с краской и окисными загрязнениями (Св - составной конденсатор без воздушной прослойки). Тем самым реализуется эффект избирательности высокочастотного воздействия. Снижение интенсивности обработки в этом месте наступает после деструкции краски и окисных загрязнения, образования золоподобной массы. Следующим местом интенсивного воздействия становится зона конденсаторов (Cc1с2) с наиболее близким расположением загрязняющих элементов (краски и окисных загрязнений) с поверхностью обкладок конденсаторов и т.д.The air gap located between the plates of the capacitors C a , C c2 (Fig. 2) significantly reduces the capacitance of the composite capacitor, therefore, the areas that are directly in contact with paint and oxide contaminants are primarily affected (C in is a composite capacitor without an air gap). Thus, the effect of selectivity of high-frequency exposure is realized. A decrease in the intensity of processing in this place occurs after the destruction of paint and oxide pollution, the formation of an ash-like mass. The next place of intense exposure is the zone of capacitors (C c1 -C c2 ) with the closest location of the polluting elements (paint and oxide pollution) with the surface of the plates of the capacitors, etc.

Процесс автоматически закончится после высокочастотного воздействия на все имеющиеся элементы краски и окисных загрязнений, находящихся между обкладками конденсатора (эффект саморегуляции).The process will automatically end after a high-frequency exposure to all available paint elements and oxide contaminants located between the capacitor plates (self-regulation effect).

Эти особенности устройства повышают энергоэффективность процесса очистки, т.к. разогреву подвергается только загрязняющую поверхность краска и окисные загрязнения, и не оказывает на очищаемую металлическую поверхность температурного, а следовательно и механо-физико-химического воздействия. Отсутствие нагрева очищаемого металла (он является низкопотенциальным-заземленным электродом) создает безопасные условия труда.These features of the device increase the energy efficiency of the cleaning process, because only the surface contaminating paint and oxide contaminants are heated, and does not have a temperature, and hence mechanical, physico-chemical effect on the metal surface being cleaned. The absence of heating of the metal being cleaned (it is a low-potential-grounded electrode) creates safe working conditions.

На фиг.3 представлена полученная экспериментальная кривая удельной мощности диэлектрического нагрева, затраченной на нагрев краски и окисных загрязнений в зависимости от емкости рабочих конденсаторов образованных воздушной прослойкой, краской и окисными материалами (в показанной зависимости - краской и окислами масел и нефтепродуктов) εдиэл и смешанным воздушно-краско-окисными загрязняющими материалами εвозд - εдиэл между обкладками конденсаторов.Figure 3 presents the obtained experimental curve of the specific power of dielectric heating spent on heating paint and oxide contaminants depending on the capacity of the working capacitors formed by the air gap, paint and oxide materials (in the shown dependence - paint and oxides of oils and oil products) ε die and mixed air-paint-and-oxide polluting materials ε air - ε diel between capacitor plates.

Кривая мощности затраченной на диэлектрический нагрев показывает значительный рост мощности (а следовательно и эффективности воздействия) при увеличении емкости рабочего конденсатора (в нашем устройстве, одной из обкладок которого, является очищаемая металлическая поверхностью). При наличие большого количества воздушной прослойки (места отсутствия краски и окисных загрязнений на очищаемой металлической поверхности) обладают незначительной конденсаторной емкостью и высокочастотного воздействию не подвергаются.The power curve spent on dielectric heating shows a significant increase in power (and therefore the impact efficiency) with an increase in the capacitance of the working capacitor (in our device, one of the plates of which is a cleaned metal surface). In the presence of a large amount of air gap (places where there is no paint and oxide contamination on the metal surface being cleaned) they have a small capacitor capacitance and are not exposed to high-frequency effects.

В местах с большим количеством элементов, загрязняющих металлическую поверхность, конденсаторная мощность высока и соответственно велико ВЧ-воздействие, направленное на диэлектрический разогрев этих загрязнений, что приводит к их деструктуризации и образования золоподобной массы.In places with a large number of elements polluting the metal surface, the capacitor power is high and, accordingly, the RF effect is large, aimed at dielectric heating of these contaminants, which leads to their destructuring and the formation of an ash-like mass.

Пример. При полном заполнении пространства между обкладками рабочего конденсатора площадью 100 см2 окислами смазки “Буксол” и краской на основе масляных составляющих при использовании оборудования высокочастотного нагрева модели УЗП 2500, с рабочей частотой 27,12 мГц, и общей мощностью 2,5 КВт, в установившемся режиме работы оборудования, мощность диэлектрического нагрева составила 200 Вт. При заполнении окислами смазки и краской на основе масляных составляющих менее 10% объема (остальное воздушная прослойка) пространства между обкладками рабочего конденсатора мощность составила около 10 Вт. Из представленного видно, что кривая мощности диэлектрического нагрева зависит от емкости рабочего конденсатора, которая напрямую зависит от наполняемости межэлектродного пространства краской и загрязняющими окислами.Example. When the space between the plates of the working capacitor with an area of 100 cm 2 is completely filled with Buxol lubricant oxides and oil-based paint when using high-frequency heating equipment, model УЗП 2500, with an operating frequency of 27.12 MHz, and a total power of 2.5 kW, in a steady state the operating mode of the equipment, the dielectric heating power was 200 watts. When filling with lubricant oxides and paint based on oil components less than 10% of the volume (the rest is the air gap) of the space between the plates of the working capacitor, the power was about 10 watts. From the presented it can be seen that the power curve of dielectric heating depends on the capacitance of the working capacitor, which directly depends on the filling of the interelectrode space with paint and polluting oxides.

Практическое апробация устройства была реализована при обработке внутренней поверхности трубы на высокочастотного оборудовании модели УЗП-2500 с рабочей частотой 27,12 МГц. При этом высокопотенциальный электрод диаметром 50,5 мм был помещен в трубу диаметром 57 мм, выполняющую роль низкопотенциального электрода, с элементами краски и загрязняющими окисными материалами на ее внутренней поверхности, Между высокопотенциальным электродом и внутренней поверхностью трубы была размещена изолирующая вставка толщиной 0,3 мм. В качестве изолирующего материала был взят картон электроизоляционный марки ПТК БиК, ГОСТ 2824-86, толщиной 0,3 мм. Электрофизические свойства данного картона соответствуют всем параметрам изолирующего материала, а дешевизна и доступность позволяет использовать его, как одноразовый расходный материал. Время воздействия варьировалось от 21 до 36 сек в зависимости от степени загрязнения. Показания амперметра, соответствующие анодному току ВЧ-воздействия, составляли 0,6А. Удаление деструктурированной краски и загрязняющего окисла осуществлялась вручную, совместно с одноразовым изолирующим материалом, который также способствовал, впитывая, удалению жидких фракций загрязняющего материала. В процессе очистки слой краски и загрязняющего окисла деструктурировался и частично осыпался с поверхности. Превращение его в легкоудаляемые золоподобные вещества позволило организовать процесс окончательного удаления продуктов очистки. Использование предлагаемого устройства для очистка металлической поверхности от краски и окисных загрязнений показало удовлетворительное качество очистки.Practical testing of the device was realized when processing the inner surface of the pipe using high-frequency equipment of the UZP-2500 model with an operating frequency of 27.12 MHz. In this case, a high-potential electrode with a diameter of 50.5 mm was placed in a pipe with a diameter of 57 mm, acting as a low-potential electrode, with paint elements and polluting oxide materials on its inner surface. An insulating insert 0.3 mm thick was placed between the high-potential electrode and the inner surface of the pipe . As an insulating material, we took cardboard insulating grade PTK BiK, GOST 2824-86, 0.3 mm thick. The electrophysical properties of this cardboard correspond to all the parameters of the insulating material, and the low cost and availability allows it to be used as a disposable consumable. The exposure time ranged from 21 to 36 seconds, depending on the degree of contamination. The ammeter readings corresponding to the anode current of the RF exposure were 0.6 A. The destruction of the degraded paint and the polluting oxide was carried out manually, together with a disposable insulating material, which also facilitated, by absorbing, the removal of liquid fractions of the polluting material. During the cleaning process, the layer of paint and polluting oxide was degraded and partially crumbled from the surface. Turning it into easily removable ash-like substances allowed us to organize the process of final removal of cleaning products. The use of the proposed device for cleaning a metal surface from paint and oxide pollution showed a satisfactory quality of cleaning.

Источники информацииInformation sources

1.Авторское свидетельство СССР №1313537, МКИ В08В 7/04, 19871. The author's certificate of the USSR No. 1313537, MKI V08V 7/04, 1987

2.Патент RU №2457282, МПК C23F 4/00, 18/02 20112. Patent RU No. 2457282, IPC C23F 4/00, 18/02 2011

3.Патент RU №2365435, МПК В08В, 27/08 2009, (прототип).3. Patent RU No. 2365435, IPC V08V, 27/08 2009, (prototype).

4.Филиппенко Н.Г, Лившиц А.В., Машович А.Я. Автоматизация процесса высокочастотного нагрева материалов на промышленной установке УЗП 2500 // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - Иркутск, 2011. Вып.2(30). С.193-198.4.Filippenko N.G., Livshits A.V., Mashovich A.Ya. Automation of the process of high-frequency heating of materials at an industrial plant UZP 2500 // Modern technologies. System analysis. Modeling. - Irkutsk, 2011. Issue 2 (30). S.193-198.

Приложение к описанию устройства для очистки металлических поверхностей от краски и окисных загрязненийAppendix to the description of the device for cleaning metal surfaces from paint and oxide pollution

Предлагаемое устройство используется в промышленном оборудовании высокочастотного диэлектрического нагрева. При определении порядка работы устройства был рассмотрен принцип работы диэлектрического нагрева представленный в источнике [1], в соответствии с которым мощность, высокочастотного (ВЧ) воздействия, выделяющаяся в единице объема диэлектрика (которым является краска и окисные загрязнения), определяется по формуле диэлектрического нагрева:The proposed device is used in industrial equipment of high-frequency dielectric heating. When determining the operating mode of the device, the principle of dielectric heating operation was presented in the source [1], according to which the power of high-frequency (HF) exposure released in a unit volume of the dielectric (which is paint and oxide pollution) is determined by the dielectric heating formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где: Руд. - удельная мощность диэлектрических потерь, Вт/см3; Е -напряженность электрического поля; В/м; f - частота поля, Гц; ε -относительная диэлектрическая проницаемость; tgδ - тангенс угла диэлектрических потерь.where: R beats. - specific power of dielectric loss, W / cm 3 ; E is the electric field strength; V / m; f is the field frequency, Hz; ε is the relative dielectric constant; tanδ is the dielectric loss tangent.

Объяснение физических процессов, происходящих в полимерных материалах при изменении их диэлектрических показателей, было найдено в работе [2], где тангенс угла диэлектрических потерь tgδ полимерного материала находится через электрические параметры режима работы высокочастотного генератора - ток Iao и напряжение Up на рабочем конденсаторе и определяется следующим образом:An explanation of the physical processes that occur in polymeric materials when their dielectric parameters change is found in [2], where the dielectric loss tangent tanδ of the polymeric material is found through the electrical parameters of the high-frequency generator operating mode — current I ao and voltage U p on the working capacitor and defined as follows:

Figure 00000005
Figure 00000005

где: СP - рабочий конденсатор ВЧ-установки; хсв=ωLсв - реактивное сопротивление элемента связи между контурами, ω - угловая частота, Сэ - эквивалентная емкость генераторной лампы, включающая емкость монтажа, Lсв - индуктивность элемента связи, Up - действующее значение напряжения на рабочем конденсаторе, γ - коэффициент первой гармоники импульса анодного тока, r1 - сопротивления активных потерь в первичном (анодном) контуре.where: P - the working capacitor of the RF installation; x St = ωL communication - reactance element coupling between circuits, ω - angular frequency, C e - equivalent capacitance generating lamp comprising mounting capacity, L binding - inductance coupling element, U p - rms voltage at the working capacitor, γ - factor the first harmonic of the anode current pulse, r 1 is the resistance of active losses in the primary (anode) circuit.

В установках промышленного типа работающих в недонапряженном режиме работы высокочастотного генератора (Up=const, ω=const), принявIn industrial-type installations operating in the under-stressed mode of operation of a high-frequency generator (U p = const, ω = const), taking

во внимание возможность управления электрофизическими параметрами ВЧ-установки, формула (2) будет иметь вид:into account the ability to control the electrophysical parameters of the RF installation, the formula (2) will have the form:

Figure 00000006
Figure 00000006

Подставив в (1) полученное значение имеем:Substituting the obtained value in (1), we have:

Figure 00000007
Figure 00000007

Принимая во внимание установившийся процесс ВЧ-воздействия (регулирование закончено) можно принять Е=const, а по условиям проектирования промышленных электротермических установок также и f=const.Taking into account the established process of RF exposure (regulation is complete), we can take E = const, and, according to the design conditions of industrial electrothermal installations, also f = const.

Следовательно (4) будет иметь следующий вид:Therefore (4) will have the following form:

Figure 00000008
Figure 00000008

Формулу (5) можно принять в качестве доказательства интенсивности воздействия ВЧ-энергии на диэлектрические материалы в зависимости от емкости рабочих конденсаторов и относительной диэлектрической проницаемости краски и окисных загрязнений расположенных между обкладками конденсатора, одной из которых является очищаемая металлическая поверхность.Formula (5) can be taken as evidence of the intensity of the influence of RF energy on dielectric materials, depending on the capacitance of the working capacitors and the relative dielectric constant of the paint and oxide contaminants located between the capacitor plates, one of which is the metal surface being cleaned.

Источники информацииInformation sources

1. Нетушил А.В., Жуховицкий Б,Я., Кудин В.Н. Высокочастотный нагрев диэлектриков и полупроводников. // М.: Госэнергоиздат, 1959. - 480 с1. Netushil A.V., Zhukhovitsky B., I., Kudin V.N. High-frequency heating of dielectrics and semiconductors. // M .: Gosenergoizdat, 1959. - 480 s

2. Юленец Ю.П., Марков А.В. Определение тангенса угла диэлектрических потерь и влагосодержания по параметрам электрического режима установки высокочастотного нагрева // Известия вузов. Приборостроение, 1997. - Т.40. - №5. - С.60-65.2. Yulenets Yu.P., Markov A.V. Determination of the dielectric loss tangent and moisture content by the parameters of the electric mode of the high-frequency heating installation // News of Universities. Instrument Engineering, 1997. - T. 40. - No. 5. - S.60-65.

Примечание:Note:

Примером эффекта избирательности может быть локально пропитанная водой бумажная салфетка. В нашем случае краска и загрязняющие окислы При подведении определенных электрических потенциалов к поверхностям салфетки, начнется частичная сквозная проводимость только на смоченных участках.An example of a selectivity effect is a locally water-soaked paper towel. In our case, paint and polluting oxides. When certain electrical potentials are applied to the surfaces of the wipe, partial through conductivity will begin only in wetted areas.

Примером эффекта саморегуляции может быть пропитанная водой бумажная салфетка. При подведении определенных электрических потенциалов к поверхностям салфетки, начнется сквозная проводимость, что приведет к ее разогреву, испарению влаги и изменению ее (влажной салфетки) электрофизических параметров. Процесс закончится автоматически после полного удаления влаги (высыхания).An example of a self-regulating effect is a water-soaked paper towel. When certain electrical potentials are brought to the surfaces of the wipe, through conductivity will begin, which will lead to its heating, evaporation of moisture and a change in its (wet wipe) electrophysical parameters. The process will end automatically after complete removal of moisture (drying).

Claims (2)

1. Устройство для очистки металлических поверхностей от краски и окисных загрязнений, состоящее из высокочастотного генератора, коммутационного элемента, коаксиального кабеля-волновода, отличающееся тем, что состоит из высокопотенциального электрода и низкопотенциального электрода, между которыми находится загрязненная металлическая поверхность и изолирующая вставка со стороны высокопотенциального электрода, который последовательно соединен с высокочастотным генератором, регулятором мощности высокочастотного генератора, коммутирующим элементом и цепью силового подключения соответственно.1. A device for cleaning metal surfaces from paint and oxide contamination, consisting of a high-frequency generator, a switching element, a coaxial waveguide cable, characterized in that it consists of a high-potential electrode and a low-potential electrode, between which there is a contaminated metal surface and an insulating insert on the high-potential side an electrode that is connected in series with a high-frequency generator, a power regulator of a high-frequency generator, commutator iring element and power connection circuit, respectively. 2. Устройство для очистки металлических поверхностей от краски и окисных загрязнений по п. 1, отличающееся тем, что функцию низкопотенциального электрода выполняет заземленная металлическая поверхность, на которой имеется краска и окисные загрязнения.
Figure 00000001
2. A device for cleaning metal surfaces from paint and oxide contaminants according to claim 1, characterized in that the function of a low-potential electrode is performed by a grounded metal surface on which there is paint and oxide pollution.
Figure 00000001
RU2013121144/05U 2013-05-07 2013-05-07 DEVICE FOR CLEANING METAL SURFACES FROM PAINT AND OXY CONTAMINATION RU135545U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121144/05U RU135545U1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 DEVICE FOR CLEANING METAL SURFACES FROM PAINT AND OXY CONTAMINATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121144/05U RU135545U1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 DEVICE FOR CLEANING METAL SURFACES FROM PAINT AND OXY CONTAMINATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU135545U1 true RU135545U1 (en) 2013-12-20

Family

ID=49785341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013121144/05U RU135545U1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 DEVICE FOR CLEANING METAL SURFACES FROM PAINT AND OXY CONTAMINATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU135545U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Plasma surface treatment to improve surface charge accumulation and dissipation of epoxy resin exposed to DC and nanosecond-pulse voltages
Dong et al. Experimental study of a DBD surface discharge for the active control of subsonic airflow
US5938854A (en) Method and apparatus for cleaning surfaces with a glow discharge plasma at one atmosphere of pressure
US5198724A (en) Plasma processing method and plasma generating device
Nassour et al. Comparative experimental analysis of ozone generation between surface and volume DBD generators
CN104918402A (en) Device for common voltage high voltage radio cooperation radio frequency glow jet discharge and discharge method
KR20120004972A (en) Method and beam generator for generating a focused plasma beam
Kalla et al. An experimental study of power quality issues in ceramic insulator industry
CN101014222B (en) Generator of cleaning the surface of a material coated with an organic substance
Zouaghi et al. Analysis of nanosecond pulsed and square AC dielectric barrier discharges in planar configuration: Application to electrostatic precipitation
RU135545U1 (en) DEVICE FOR CLEANING METAL SURFACES FROM PAINT AND OXY CONTAMINATION
Baravian et al. Oil removal from iron surfaces by atmospheric-pressure barrier discharges
CN101394948A (en) Method and device for the continuous plasma treatment of materials, in particular for descaling metal rods
Shin et al. Bidirectional pulse plasma power supply for treatment of air pollution
KR101147349B1 (en) Plasma processing equipment with a leakage current transformer
CN116170931A (en) A device and method for enhancing discharge power based on DBD
RU2365435C2 (en) Method and device for cleaning of metal item surface from paint
Ghomi et al. Investigation on a DBD plasma reactor
KR100565561B1 (en) Power supply of high pressure DC plasma generator
RU2509824C1 (en) Surface processing by arc discharge in vacuum
RU2839064C1 (en) Method for electrochemical decontamination of non-painted metal surfaces from contamination with radionuclides
AU2003240447A8 (en) Method and device for treating the outer surface of a metal wire, particularly for carrying out a coating pretreatment.
KR100358499B1 (en) An apparatus for cleaning aluminum wire surface
DE19612510A1 (en) Cleaning workpieces with plasma
Al-Khafaji Effects of Variable Applied Voltage on Dielectric Barrier Discharge Plasma Parameters: Comparative Study

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20150508